Mechanobiology of Host-Microbe Interactions

L'équipe « Mécanobiologie des interactions hôte-microbe » a pour objectif de comprendre comment la microarchitecture tissulaire, les forces mécaniques et le microenvironnement local influencent les interactions avec les agents pathogènes au niveau des interfaces de la barrière muqueuse. Nos recherches portent principalement sur les infections intestinales, en utilisant Shigella comme pathogène modèle. Ces bactéries envahissent les cellules épithéliales et détournent le mécanisme intracellulaire de l'hôte pour se propulser et se propager rapidement vers les cellules voisines. Ce processus déclenche une inflammation sévère du côlon, entraînant une diarrhée aiguë qui peut mettre la vie en danger, en particulier chez les enfants de moins de cinq ans.

À l'instar de Shigella, de nombreux agents pathogènes humains sont strictement limités à l'espèce humaine, ce qui fait de l'étude de la physiopathologie au niveau des tissus et des organes, dans des contextes pertinents pour l'être humain, un défi majeur. Au cours des dernières années, l'équipe a développé une expertise reconnue dans la mise au point et l'utilisation des technologies « organ-on-chip » (OoC) pour la biologie des infections, démontrant ainsi la grande pertinence de ces modèles in vitro alternatifs dans le domaine de l'infectiologie. Nous avons notamment montré que l'infectiosité de Shigella est très sensible aux forces mécaniques associées au péristaltisme intestinal. Forts de cette découverte, notre objectif est désormais d'identifier les stratégies employées par Shigella pour manipuler les voies mécanosensibles de l'hôte qui favorisent la dissémination bactérienne à travers l'épithélium.

L'un des axes principaux du laboratoire consiste à améliorer en permanence la pertinence pour l'être humain des modèles in vitro basés sur des organes sur puce (OoC) et des systèmes microphysiologiques, en combinant des solutions de microfabrication et de microfluidique facilement utilisables par les biologistes. Nous concevons des plateformes OoC intestinales complexes qui intègrent les éléments clés de la physiologie intestinale, notamment les cellules immunitaires, le système nerveux entérique, les processus inflammatoires et le microbiote intestinal. Ces systèmes nous permettent de reproduire la nature dynamique et multicellulaire de la barrière intestinale dans des conditions mécaniques et biochimiques contrôlées.

Nos recherches sont intrinsèquement interdisciplinaires et couvrent la biologie cellulaire, la génétique, la microbiologie, la mécanobiologie et la bio-ingénierie. Parallèlement, le laboratoire participe à de nombreux projets collaboratifs axés sur le développement de nouveaux modèles « organes sur puce » des voies respiratoires, dans le but d’améliorer la compréhension des infections respiratoires et d’accélérer l’évaluation des stratégies thérapeutiques.

Ongoing

• France 2030 - Université de Lille - Projet interdisciplinaire : CDP MOSAIC
  Le projet interdisciplinaire MOSAIC répond au besoin urgent de développer de nouvelles approches méthodologiques (NAM) qui ne reposent pas sur des modèles animaux et qui reproduisent mieux la physiologie humaine in vitro afin de faire progresser la recherche translationnelle. MOSAIC vise à développer des dispositifs miniaturisés, appelés systèmes « organ-on-chip », afin d'améliorer notre compréhension des maladies infectieuses et chroniques. Ce projet d'excellence rassemble un consortium de 4 unités de recherche, 8 équipes de recherche, 2 hôpitaux et le Muséum d'histoire naturelle de Lille.

https://initiative-excellence.univ-lille.fr/nos-projets-structurants/mener-une-recherche-dexcellence/cross-disciplinary-projects/cdp-mosaic

• France 2030 PEPR MED-OOC : projet HITOC

  Le projet HITOC associe la biologie des cellules souches, les neurosciences, la biologie des infections, la microfluidique et la microélectronique afin de développer une nouvelle génération de modèles « intestin sur puce » multisegmentaires et neurocompétents. L'objectif est de mieux comprendre les interactions hôte-pathogène et la signalisation microbienne lors d'infections virales et bactériennes, en mettant particulièrement l'accent sur l'axe intestin-cerveau.

  Ce projet est mené en collaboration avec quatre autres laboratoires de l'Inserm, du CNRS, de l'Université d'Aix-Marseille et de l'Institut Pasteur.

https://www.pepr-medooc.fr/projet/developpement-dun-modele-ooc-intestinal-multi-segmentaire-et-neurocompetent-a-partir-de-cellules-souches-hipsc-pour-letude-des-maladies-infectieuses-intestinales-hitoc/

•     France 2030 PEPR TRANSCEND-ID

  L'objectif principal de ce projet est de mettre au point un modèle « intestin sur puce » autologue, issu de patients et immunocompétent, qui reproduise la complexité structurelle et fonctionnelle de la muqueuse intestinale humaine ainsi que ses interactions avec le système immunitaire et l'environnement. Cela permettra de mieux comprendre les maladies inflammatoires chroniques de l'intestin (MICI).
  Ce projet est mené en collaboration avec deux autres laboratoires de l'Inserm : l'unité INFINITE (Lille) et l'Institut Imagine (Paris).

•     ANRS MIE : Projet Loc Mtb

  Ce projet mené en collaboration avec le Centre international de recherche en infectiologie (CIRI, Lyon) vise à mieux comprendre les tout premiers stades de l'infection pulmonaire par Mycobacterium tuberculosis, l'agent responsable de la tuberculose. Il s'appuie sur un modèle « lung-on-chip » développé en laboratoire qui reproduit fidèlement la physiologie alvéolaire humaine.
  Cette approche innovante permettra une analyse très sensible de la capacité infectieuse d'isolats cliniques et la caractérisation de leurs effets physiopathologiques précoces sur du tissu alvéolaire mimant celui de l'être humain.

• Partenariat franco-bulgare Hubert Curien – Programme RILA

Ce projet pilote international, mené en collaboration avec l'Institut de microbiologie Stephan Angeloff (Sofia, Bulgarie), vise à mieux comprendre les mécanismes précoces de l'inflammation pulmonaire conduisant à des maladies pulmonaires interstitielles fibrotiques. Il s'attache notamment à étudier le rôle des modifications internes de l'ARN, en particulier la méthylation m6A, dans l'amplification des réponses immunitaires pro-inflammatoires, à l'aide de modèles avancés de « poumon sur puce » alvéolaire.